有客戶報告其中心位于840MHz左右的RF干擾影響配置成UART的串行通信端口，該接口位于包含一個AD6903(LeMansLCR+)數字式基帶處理器的調制解調器和一臺主處理機之間。

       出現的問題是連接到AD6903GPIO_1引腳的UARTRX信號中出現噪聲，每當射頻(RF)干擾源出現時，信號平均電壓就會遠離其期望值。平均電壓的偏移幅度取決于RF源的功率和頻率。

       圖1顯示當射頻功率放大器接通時，進入AD6903的GPIO_1引腳上的UARTRX信號受到影響的情況。在圖1中，進入AD6903的UARTRX用粉紅色表示，來自主處理機的UARTTX信號用紫色表示，功率放大器使能用黃色表示，而AD6903VEXT電源用綠色表示。

圖1：UART通信端口上的RF干擾。

       當功率放大器接通(黃色)時，從主處理器的TX引腳到AD6903的RX引腳(桃紅色)的UART數據傳輸發生了故障，因為RX信號上升到高低電平之間的中間位置，而與TX信號(紫色)不一致。在第二個脈沖期間，當功率放大器接通時，主處理器的TX引腳和AD6903的RX引腳應該都保持高電平;但是TX引腳上有噪聲，而且RX信號下降至其高低電平的中間位置。并且注意VEXT電源電壓(綠色)上的噪聲增大，并且當功率放大器接通時其值還會略為上升。

       然而，問題必須是與功率放大器的使能信號和同一個調制解調器的功率放大器無關，因為從附近其他的電話或信號發生器帶來的RF能量也會影響進入AD6903的UARTRX信號。使用信號產生器掃描來檢查對射頻干擾的易受度時發現，最壞的地方約在840MHz，而在高頻或更低的頻率上則較好。

       在主處理器和AD6903之間的這個信號的串聯電阻器被用于使邏輯高電平從3.3V降低到2.8V。這個電阻器的額定阻值是10kΩ?？梢杂幂^小的電阻、包括0Ω電阻器來替換之，因為降低阻值可以減小噪聲，但是這并不能解決問題，除非用短路線來代替。

       這個問題也不是AD6903才特有的。來自其他廠商的芯片也具有相似的現象。比如，SN74AVCA16425GR的引腳37上也有同樣的問題。其功能框圖請參考圖2。

圖2：SN74AVCA16425GR功能框圖。

       這里的1DIR、2DIR為高電平，OE為低電平，因此操作是從A口到B口，引腳37(1A7)將接收來自另一個芯片組的數據。這意味著它是輸入型。

       在附近存在RF干擾的情況下，即在測試點附近(5米以內)用手機打電話，來測試SN74AVCA16425GR的引腳37上的信號。圖3顯示當設備不加電時(I/O狀態未知)，其輸出反常;而圖5則顯示當設備加電(輸入狀態)時其輸出的反常情況。

圖3：低電平升高。

干擾原理

       進入AD6903的UARTRX信號的這種“RF干擾拾取”行為的發生以一個特定的RF頻率為中心，而這些信號跡線沒有完全被屏蔽。這種現象是可以解釋的：主板的印刷導線拾取干擾，因為導線上有寄生電感、寄生電阻和寄生電容，而導線的兩端連接的是高阻抗;一側是一個10kΩ電阻器，另一側則是CMOS輸入。電路板上的導線就像一個具有1/4波長響應的天線。

圖4：高電平降低。

       在客戶模塊中，計算GPIO1導線時，模塊上按30mm計算，而主板上則大約為15mm。所以這條線能夠拾取RF噪聲并對840MHz敏感就不奇怪了。具體可以參考圖5。

圖5：RF干擾計算公式。

       根據上述理論，建議在信號通道上增加一只電容器來阻尼RF的干擾振蕩。電容器的作用是改變天線的調諧頻率和降低天線阻抗從而降低天線增益。隨后，我們聽取了有關報告，即通過選取適當的電容，使噪聲減少到了可接受的水平。
該信號的DC偏移量可由任何CMOS輸入-輸出引腳的二極管產生。他們通常被稱作為ESD(靜電釋放)保護二極管，但是當它被配置為輸出時,它們其實是用來控制引腳的晶體管的耗盡區;那些晶體管經常做雙重用途,即在配置為輸入時還作為引腳上的ESD保護裝置。所以他們在所有CMOS輸入/輸出電路結構中都是不可缺少的。這些二極管加正向偏壓，當信號的幅度使得二極管壓降(大約0.6V)正向超過VEXT之上，或者反向低于地電平時，信號將被鉗位。為了使信號的幅度隨著天線頻帶內的RF能量的增長而增加，信號的平均電壓將可接近VEXT電壓的一半。

       這個解釋使我們得知，信號的峰峰值從VEXT+0.6V到-0.6V。但示波器所測得的幅度卻小很多。要解釋為什么幅度會減小，我們估計這是由于示波器探頭以及接觸電阻所導致的衰減所致，或者是數字示波器的采樣率不夠，比如它為了采集1GHz附近的完整信號(尤其是給定顯示窗口約10ms時)，實際的采樣率可能比所需的2G采樣/每秒的速度要慢很多。圖6中對這個理論進行了描述。

圖6：用于直流電壓偏移觀測的解釋描述。

       RF干擾信號是由印刷導線拾取并被饋送到芯片里，標準芯片輸入/輸出衰減器作為一個整流器，作為所有CMOS輸入-輸出引腳(芯片輸入/輸出)的一部分，二極管被正向偏壓，并對正向超過二極管管壓降(大約0.6V)VEXT之上，或者反向低于地電平時，信號的擺幅被鉗位。同時示波器和/或探頭不能測量GHz級的頻率，其表現等同一個低通濾波器。于是，在“某些”輸入/輸出引腳出現反常電壓(取決于連接到輸入/輸出引腳的印刷導線以及EMC的設計水平)。

       也有報告用0Ω電阻器替換10kΩ系列電阻器，這并不能實現消除干擾或DC電平的偏移，但用短接線替換可以實現。留意那些電阻器可以得到解釋，即使是0Ω電阻器，也會因為封裝與一定量的電阻串聯而產生寄生電感?？紤]高頻時，這個串聯的RL分量的作用比純電阻更像低通濾波器。因此似乎在產生干擾的RF頻段內，電阻分量仍然有可能有相當大的阻抗。

解決方案

可以通過兩種途徑減少/消除上述影響：
1.消除/減少“干擾源”，增加系統干擾免疫(EMC保護)能力，例如將RF電路與其他數字電路隔絕，增加獨立的RF和基帶屏蔽區，保持良好接地，在手機外殼中使用EMC材料。
2.為了去除這種“干擾”，通常應該用一只小電容器(注意將電容器緊靠在I/O引腳)。通過在靠近(AD6903.GPIO1)(UART_Rx)測試點附近增加一個27pf電容器到地。從示波器測量中可以發現，消除了輸入/輸出DC偏移。并且UART通信端口相應的誤碼率正常。具體參考圖7和圖8。

圖7：低電平正常跡線。

圖8：高電平正常跡線。